D04 (2003) - Ausgezeichnete Informatikdissertationen
Dorothea Wagner et al. (Hrsg.)
GI-Edition - Lecture Notes in Informatics (LNI), D-4
Bonner Köllen Verlag (2003)
ISBN 3-88579-408-X
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Neueste Veröffentlichungen
- TextdokumentVisualisierung diskreter und kontinuierlicher Tensorfelder(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2003, 2004) Hotz, IngridDiese Arbeit besteht im Wesentlichen aus zwei relativ eigenständigen Teilen, die in ihrer Entstehung jedoch eng miteinander verknüpft sind. Beide beschäftigen sich mit geometrischen Problemen im Kontext von Visualisierung. Im ersten Teil stelle ich zwei Algorithmen zur Berechnung charakteristischer Flächenkurven, Geodäten und Krümmungslinien, vor. Durch den geometrischen Ansatz sind sie sowohl für analytische sowie diskrete Flächen geeignet. Im Gegensatz zu klassischen Berechnungsmethoden, ist eine natürliche Anpassung der Schrittweite an die lokale Geometrie möglich, was eine effiziente und genaue Berechnung erlaubt. Der zweite Teil der Arbeit ist der Visualisierung von Tensorfeldern gewidmet. Die Interpretation symmetrischer Tensorfelder als Störung einer flachen Metrik, welche durch eine isometrischer Einbettungen dargestellt wird, führet zu einer intuitiven Darstellung der physikalischen Bedeutung der Tensorfelder. Im Gegensatz zu bisherigen Einbettungsverfahren beinhaltet meiner Methode keine prinzipielle Einschränkung an die Metrik. Sie basiert auf einem konstruktiven Ansatz, der das Problem der Mehrdeutigkeit, welches bei algebraischen Lösungsansätzen auftritt, löst. Erstmals ist es auch möglich automatisch nur Teilflächen einzubetten, falls keine globale Einbettung existiert.
- TextdokumentSicherheit in Mobilen Ad hoc Netzwerken(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2003, 2004) Kargl, FrankIn jüngster Zeit entwickeln Forscher in aller Welt eine Vision von Netzwerken, welche anders aufgebaut sind als bisherige drahtlose Netze. So genannte Mo- bile Ad-Hoc Netzwerke (MANETs) sind vollkommen dezentral aufgebaut und kommen ohne feste Infrastruktur aus. Damit ermöglichen sie den Einsatz an Orten oder in Situationen, in denen der vorherige Aufbau einer Infrastruktur zur Vernetzung von Computern oder anderen elektronischen Geräten nicht möglich oder wünschenswert ist. Während der Aufbau solcher MANETs bereits recht gut verstanden ist, wurde ein Aspekt bisher eher vernachlässigt: der Schutz der entstehenden Netzwerke und seiner Teilnehmer vor den vielfältigen Angriffen, die hier möglich sind. So können Knoten beispielsweise den Routingprozess empfindlich stören oder Knoten können schlicht die Kooperation im Netz verweigern. Im Vergleich zu klassischen Netzwerken ermöglicht die Selbstorganisation also einige weitergehende Angriffe, so dass hier auch zusätzliche Schutzmaßnahmen nötig werden. Im Rahmen meiner Dissertation habe ich die besonderen Sicherheitsprobleme bei MANETs analysiert und eine integrierte Sicherheitsarchitektur für Mobile Ad-hoc Netzwerke mit dem Namen SAM“ entwickelt. ”
- TextdokumentSupportive presentation for computer games(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2003, 2004) Halper, NicolasBisher konzentrierten sich die meisten Arbeiten in Bereich der Computergraphik auf Algorithmen zum Erstellen von Bildern, die im Hinblick auf gewisse Kriterien `gut aussehen.' Im Gegensatz dazu beurteilt ein allgemeinerer Ansatz Bilder dahingehend, wie effektiv sie bestimmte Informationen übermitteln. Darüber hinaus wird die Darstellung so optimiert, dass das Betrachtungserlebnis sowohl verbessert als auch beeinflusst werden kann. Dazu führen wir das Konzept der `unterstützenden Darstellung' ein, wobei die Planung der graphischen Darstellung darauf abzielt, das individuelle Betrachtungserlebnis zu optimieren. Um dies zu erreichen präsentieren wir empirische psychologische Hinweise, die nahelegen, dass graphische Darstellungen Benutzer-Entscheidungen auf neuartige Weise beeinflussen können. Des weiteren zeigen wir, dass unterstützende Darstellungen es Designern erlauben, sich auf die illustrative Aufgabe zu konzentrieren, indem sie Illustrations-Effekte auf visuelle Weise spezifizieren, ohne genaue Kenntnisse über die Einzelheiten der Umsetzungsprozesse zu benötigen. Außerdem entwickeln und verbessern wir Algorithmen innerhalb eines Systemmodells, so dass dieses viele Möglichkeiten zum Erzeugen visueller Effekte unterstützt. Somit ist die Beteiligung von verschiedenen Fachrichtungen innerhalb der Informatik, der Kunst und der Psychologie notwendig, um die `unterstützende Darstellung' auf eine solide theoretische und praktische Basis zu stellen, so dass dies neue Möglichkeiten und Herausforderungen für die zukünftige Ausrichtung und Forschung eröffnet.
- TextdokumentPlenoptic scene modelling from uncalibrated images sequences(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2003, 2004) Heigl, BennoDurch geeignete Kombination von Algorithmen aus den Bereichen Computergrafik und Rechnersehen wird es möglich, Szenen, die mit einer handgeführten Kamera aufgenommen wurden, aus beliebigen Blickrichtungen zu visualiseren.
- TextdokumentEin System zur Verarbeitung und Visualisierung von Voxeldaten(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2003, 2004) Beck, AndreasEin flexibles und umfangreiches Visualisierungsund Segmentierungssystem für Voxeldaten ( \? \? \? ) wurde entwickelt, das in verschiedenen Anwendungsbereichen Einsatz findet.
- TextdokumentData management and routing in general networks(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2003, 2004) Räcke, Harald
- TextdokumentExakte Algorithmen für NP-harte Probleme auf Netzwerken(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2003, 2004) Alber, JochenWir befassen uns in der Arbeit mit dem Entwurf von exakten Algorithmen für verschiedene NP-vollständige Optimierungsprobleme auf Graphen, wie beispielsweise Vertex Cover, Independent Set oder Dominating Set. Im Vordergrund der Arbeit stehen exakte Lösungsverfahren mit beweisbaren Laufzeitschranken. Wir verfolgen dabei den jüngst vorgeschlagenen Ansatz sogenannter “parametrisierter Algorithmen”. Dabei untersuchen wir sowohl von theoretischer, als auch von praktischer Seite unterschiedliche Methoden des Algorithmen-Designs: Datenreduktion, beschränkte Suchbäume, Separation von Graphen und das Konzept von Baumzerlegungen. Schließ- lich stellen wir ein Software-Paket vor, welches im Rahmen dieses Projektes entwickelt wurde und eine Vielzahl der entwickelten Algorithmen implementiert.
- TextdokumentBessere Software durch Querschneidende Module(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2003, 2004) Ostermann, KlausGute Separierung der Belange in Softwaresystemen ist der Schlüssel, um mit wachsender Komplexität umzugehen. Die wichtigste Aufgabe von Programmiersprachen in Bezug auf dieses Ziel ist die Bereitstellung von geeigneten Mitteln, um das mentale Modell eines Domänenexperten so direkt wie möglich in einer Programmiersprache festhalten zu können und damit die intellektuelle Distanz zwischen dem mentalen Modell und dem Programmcode so gering wie möglich zu halten. Dies ist der Kontext, im dem die hier zusammengefasste Dissertation versucht, den aktuellen Stand der Technik voranzubringen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf Sprachkonzepten für die Unterstützung sogenannter “querschneidender Modelle”, die aus unterschiedlichen Sichten auf ein Softwaresystem resultieren und mit konventioneller Technologie zu Programmen mit schlechten softwaretechnologischen Eigenschaften wie Wartbarkeit und Wiederverwendbarkeit führen. Die Resultate dieser Arbeit bilden die Grundlage der Programmiersprache Caesar, die zur Zeit in mehreren industriellen Projekten evaluiert wird. Neue Sprachkonstrukte für eine bessere Separierung der Belange (separation of concerns) in der Softwareentwicklung werden benötigt! Diese These ist der Ausgangspunkt der diesem Dokument zugrundeliegenden Dissertation [Os03]. Zunächst einmal: Was ist gemeint mit “guter Separierung der Belange”? Ein Belang (concern) ist jede kohärente Angelegenheit in einer Problemdomäne. Ein Be- lang kann ein beliebig komplexes Konzept wie “Sicherheit” oder “Lohnbuchhaltung” sein, oder primitive Konzepte wie “warten auf ein Mausereignis”. Separierung der Belange ist eng verwandt mit Kompositionsund Dekompositionsmechanismen in Programmiersprachen, also die Partitionierung eines Softwaresystems in kleine Teile (Dekomposition) und das Zusammenbauen eines Softwaresystems anhand dieser kleinen Teile (Komposition). Diese Definition sagt jedoch nichts darüber, wie ein Softwaresystem dekomponiert werden soll. Zum Beispiel könnte ein Programm in zwei Teile zerlegt werden, bei dem ein Teil die geraden Zeilennummern und ein anderer Teil die ungeraden Zeilennummern enthält. Offensichtlich macht diese Dekomposition jedoch keinen Sinn. Wir benötigen Kriterien, die benutzt werden können, um geeignete Dekompositionen eines Systems zu finden. Dies ist der Punkt, an dem sich das Konzept der Separierung der Belange, welches auf Parnas [Pa72a] und Dijkstra [Di76] zurückgeht, als nützlich erweist. Dieses Konzept postuliert, dass jeder Teil eines dekomponierten Softwaresystems für einen wohldefinierten Aspekt eines Systems verantwortlich sein sollte. Jeder Teil sollte sowenig Wissen wie möglich über andere Teile eines Systems haben, so daß es möglich ist, jeden Aspekt einzeln und isoliert von allen anderen Aspekten zu betrachten. Bessere Software durch Querschneidende Module In konventionellen Programmiersprachen wird dieses Konzept durch Module unterstützt, die eine hierarchische Aufteilung der Softwaredomäne ermöglichen und damit eine direkte Abbildung hierarchischer Modelle ermöglichen. Die dieser Arbeit zugrunde liegende These ist, daß neben einer Unterstützung für hierarchische Modelle noch eine zweite Di- mension von Modellen durch Programmiersprachen unterstützt werden sollte, nämlich sogenannte querschneidende Modelle, die durch unterschiedliche Sichten desselben Systems zustandekommen. Der Rest dieses Artikels ist wie folgt strukturiert: In Abschnitt 1 wird kurz die Bedeutung guter Separierung der Belange für die Softwareentwicklung erläutert. In Abschnitt 2 wird der Begriff der querschneidenden Modelle eingeführt und dessen Bedeutung für die Softwaretechnologie erläutert. Schliesslich wird Abschnitt 3 einen kleinen Überblick darüber geben, wie querschneidende Modelle in der Programmiersprache Caesar unterstützt werden.
- TextdokumentOptimierung der Verarbeitung von Dokumenten(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2003, 2004) Noga, MarkusWir haben Verfahren zur statischen und dynamischen Optimierung von Quellen und Transformationen entwickelt. Einige davon erforderten neue Umsetzungen dieser Grundbausteine, andere arbeiten mit bestehenden Umsetzungen zusammen. Durch Spezialisierung der Grammatik für wohlgeformtes XML anhand eines statisch bekannten Schemas gelingt es uns, die bisher separat erfolgenden Prüfungen auf korrekte Klammerung und Typkonformität in der Zerteilung zu subsumieren. Nach unserem Verfahren erzeugte Grammatiken sind mit verbreiteten Zereilergeneratoren kompatibel. Abstrakte Interpretation von Pfadausdrücken über einem statisch bekannten Eingabeschema kann die auftretenden Knotenmengen mit Hilfe von Kontexten einschränken. Diese Einschränkungen helfen uns, semantisch äquivalente, aber schneller ausführbare Ausdrücke zu bestimmen, die mit existierenden Umsetzungen ausgeführt werden können. Unsere Anwendung monotoner Datenflußrahmen auf Transformationen erlaubt Gesamtprogrammanalysen, welche sowohl den Datenfluß zwischen Teilausdrücken als auch den Kontrollfluß zwischen Regeln berücksichtigen. Die darauf aufbauende Optimierung liefert schnellere semantisch äquivalente Transformationen für bestehende Umsetzungen. Fauler Baumaufbau spart bei teilweisem Zugriff auf eine Quelle Speicherplatz und Re- chenzeit, indem nur die tatsächlich betretenen Teile als Datenstrukturen im Hauptspeicher aufgebaut werden. Schlüssel dazu sind die Schachtelungseigenschaften von XML. Analog berechnen faule Transformationen nur die jeweils dynamisch zugegriffenen Teile ihres Ergebnisses. Schlüssel dazu sind die Konfluenz von Transformationen und das Vorhandensein alternativer Auswertungsreihenfolgen. Wie beim faulen Baumaufbau sind auch hier neue Umsetzungen von Transformationen nötig. Wie erzielten wir diese Fortschritte? Unsere formalen Modelle schlagen eine Brücke zwischen dem Anwendungsgebiet XML und den Disziplinen der Programmanalyse, der Optimierung und der formalen Sprachen. Aber erst unsere neuartigen Analyserepräsentationen machen sie auch tragfähig. Die ausführliche Version dieser Arbeit zeigt, daß die Brücke zweispurig ist. Ich hoffe, diese kurze Zusammenfassung hat Appetit auf mehr geweckt. Literatur [ASU86] Aho, A. V., Sethi, R., und Ullman, J. D.: Compilers: Principles, Techniques, and Tools. Addison Wesley. 1986. [NNH99] Nielson, F., Nielson, H. R., und Hankin, C. L.: Principles of Program Analysis. Springer- Verlag. 1999. [Sc02] Schmelzer, R.: Breaking xml to optimize performance. Technical report. ZapThink LLC.
- TextdokumentOn non-standard fault models for logic digital circuits(Ausgezeichnete Informatikdissertationen 2003, 2004) Polian, IliaKonventionelle Testverfahren für integrierte Schaltungen sind zunehmend nicht mehr in der Lage, akzeptable Produktqualität zu gewährleisten. Ein möglicher Ausweg ist der Einsatz von verbesserten Modellen für Fertigungsdefekte (Nichtstandardfehlermodelle). Der erste Teil der Dissertation beschäftigt sich deshalb mit der Modellierung von so genannten Brückenfehlern, welche insbesondere partikelinduzierte Kurzschlüsse modellieren und daher näher an realistischen Defekten sind als die gewöhnlich betrachteten stuck-at-Fehler. Insbesondere die Berücksichtigung des Einflusses des Kurzschlusswiderstandes spiegelt die Gegebenheiten moderner Deep- Submicron-Technologien wider. Obwohl ein Kontinuum von Defekten unter Berücksichtigung nichttrivialer elektrischer Zusammenhänge modelliert wird, sind effiziente diskrete Simulationsalgorithmen möglich. Die einfachsten der vorgestellten Modelle wurden für den industriellen Einsatz optimiert; die Integration der komplexeren resistiven Modelle in die Werkzeuge eines führenden Entwurfsautomatisierungssoftware- Herstellers wird derzeit durchgeführt. Eine weitere zunehmend wichtige Defektklasse stellen die Verzögerungsdefekte dar, welche so genanntes Zweimustertesten erfordern. Der zweite Teil der Dissertation befasst sich mit Entwurfsmethoden, welche die Testbarkeit des Schaltkreises auf dynamische Defekte erhöhen. Ein Ansatz zur Festlegung mehrerer Prüfpfade und eine Selbsttestarchitektur werden vorgestellt. Zwei Anhänge beschreiben den Zusammenhang zwischen den Nichtstandardfehlermodellen und dem konventionellen stuck-at- Modell und ihren Einsatz in der formalen Verifikation.
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